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COME
FUNZI NA TECNOLOGIA SCIENZA NATURA VITA QUOTIDIANA
GIUGNO 2018 € 4,90
CERVELLO Le cuffie per leggere nel pensiero
SUPER
SCIENZA I grandi misteri dello spazio
DRONI
I NUOVI ROBOT VOLANTI PROGETTATI PER ESPLORARE ALTRI PIANETI, CERCARE CITTÀ SEPOLTE, DIFENDERE L’AMBIENTE
ANIMALI Quelli che sopravvivono a tutto
SOMMARI Tecnologia
Scienza 4 Ricerche ai limiti
Quali scienziati rischiano di più? E quali lavorano nei luoghi più inospitali?
12 Il nostro cervello 16 Musica, mente, emozioni 22 10 segreti del cosmo 27 Come funziona l’anestesia? 29 La fisica della danza
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Esplorano mondi alieni, scoprono antiche civiltà e proteggono l’ecosistema.
Vita quotidiana
30
I fenomeni più comuni e quelli più rari, quelli di cui conosciamo ogni dettaglio e quelli che dobbiamo ancora comprendere.
38 Animali o scienziati? 44 Le montagne arcobaleno cinesi
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COME LE CHIAVI
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52 La nuova era della vela 56 10 super materiali 62 Camera tech 64 Supersonico senza il boom 65 Con la forza del vento
Natura 50 domande e risposte sul meteo
La rivoluzione dei droni
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Chimica: 13 consigli
Qualche nozione scientifica non guasta, anche quando si tratta di risolvere piccoli problemi quotidiani.
72 La scienza del palloncino 74 Bagagli ai raggi X 76 Conservare il cibo 78 Come fa il cloro a pulire le piscine?
81 Come funziona la pentola
46 SUPER DRONI
a pressione?
aprono le porte Pag. 80
16 MUSICA ED EMOZIONI
NEI MECCANISMI DEL METEO 30
Focus | 3
Scienza
RICERCHE AI LIMITI QUALI SCIENZIATI RISCHIANO DI PIÙ? E QUALI LAVORANO NEI LUOGHI PIÙ INOSPITALI?
Alcuni vulcani potrebbero letteralmente esplodere, ma spesso è proprio il momento ideale per studiarli 4 | Focus
LO SAPEVATE?
Stromboli, nelle isole Eolie, erutta quasi ininterrottamente fin dagli anni Trenta del secolo scorso.
I vulcanologi lavorano sui vulcani attivi per raccogliere campioni e dati.
PERCHÉ LO FANNO
Per prevedere le eruzioni Molte persone vivono in prossimità dei vulcani e possono esserne minacciate.
Per svelare la nostra storia Mappare le eruzioni ci offre informazioni importanti sul passato.
Vulcanologia È una delle specializzazioni più imprevedibili. E richiede conoscenze in molti campi.
I
vulcani sono tra i luoghi più selvaggi e pericolosi del pianeta e costituiscono un ponte diretto tra la sua superficie e il magma che ribolle nelle sue profondità. Alcuni potrebbero letteralmente esplodere, ma spesso quello è proprio il momento ideale per studiarli. Entrarci a stretto contatto non è solo pericoloso, ma richiede molte specializzazioni scientifiche diverse, indispensabili per capire come funzionano e quando e perché potrebbero eruttare. Bisogna per esempio conoscere la struttura della Terra, la composizione chimica delle rocce e come que-
sta possa interagire con quella dell’aria o dell’acqua. Ed è indispensabile capire la fisica del nostro pianeta, e che cosa ne guida i movimenti più profondi. I vulcanologi viaggiano spesso per il mondo alla ricerca di vulcani attivi, e vivono per diversi mesi all’anno sul campo. A ricordarci che si tratta di un lavoro pericoloso basterebbe la temperatura della lava, che cambia di caso in caso, ma può arrivare a superare i 1.000 °C. Per non parlare dei gas velenosi con cui si entra in contatto: dal diossido di carbonio, che si concentra nelle aree più basse e induce soffocamen-
Per conoscere il nostro pianeta I vulcani possono farci capire cosa accade nel cuore della Terra.
to, fino al solfato d’idrogeno, che può provocare danni al sistema respiratorio e portare persino alla morte. Nel 1991, il vulcano Unzen, in Giappone, eruttando uccise gli scienziati Harry Glicken, Maurice e Katia Krafft. Per fortuna, incidenti come questo sono rari. E buona parte del lavoro viene condotta su vulcani spenti o dormienti. Inoltre, per la maggior parte dell’anno, i vulcanologi stanno al sicuro all’interno dei loro laboratori, a elaborare dati, a studiare campioni e a controllare a distanza i segnali d’attività dei vulcani. Focus | 5
Scienza
Il nostro
CERVELLO È quanto di più complesso esista, un luogo dove accadono meraviglie.
I
l nostro cervello pesa l’equivalente del 2 per cento di tutto il nostro corpo, ma contiene ben 100 miliardi di neuroni, avvolti da 180mila chilometri di fibre nervose isolate, ma interconnesse tra loro grazie a 100mila miliardi di sinapsi. In pratica, è un enorme super computer biologico. Le cellule cerebrali comunicano attraverso segnali elettrici. Quando inviano un messaggio, si aprono migliaia di microscopici canali che permettono agli ioni positivi di fluire attraverso la membrana cellulare. A questo punto, più di un milione di minuscole pompe in ogni cellula spinge di 12 | Focus
nuovo indietro gli ioni, pronti per trasmettere il nuovo impulso. I neuroni e le loro connessioni sono contenuti nella materia grigia, che consuma il 94 per cento dell’ossigeno che arriva al cervello. Aree diverse presiedono funzioni diverse, collegate tra loro da una rete di fibre grasse chiamata materia bianca. Quando il segnale raggiunge l’estremità della cellula nervosa, minuscoli pacchetti di molecole si riversano nei neuroni circostanti. Queste connessioni, dette sinapsi, permettono ai messaggi di essere mandati da una cellula all’altra. Ciascun neurone può ricevere moltissimi
stimoli e coordinarli nel tempo, nello spazio e in base al tipo chimico. Gli scienziati hanno stimolato elettricamente e chimicamente il cervello per vedere come risponde ai diversi segnali, hanno registrato la sua attività elettrica per creare una mappa dei pensieri e hanno usato le immagini delle risonanze magnetiche funzionali per tracciare gli aumenti del flusso sanguigno che rivelano un aumento dell’attività nervosa. Grazie a queste ricerche, ora sappiamo molto di più di questa incredibile struttura, ma siamo sempre agli inizi e c’è ancora moltissimo da imparare.
Si sviluppa così
Questione di pieghe. E di spinte
Da una singola cellula a una rete incredibilmente complessa in soli nove mesi. Le cellule staminali dei futuri neuroni iniziano a formarsi a poche settimane dalla fecondazione. Quando l’embrione ha a malapena le dimensioni di una punta di penna, queste cellule primigenie si organizzano in un tubo neurale, da cui si formerà il cervello e il midollo spinale. Al suo picco di crescita, l’encefalo in via di sviluppo può generare 250mila nuovi neuroni ogni minuto. Quando un bimbo nasce, il processo non è completo, ma già a due anni il cervello avrà raggiunto l’80% della propria dimensione da adulto.
9 mesi di lavoro incessante
Il cervello si avvolge su se stesso per immagazzinare più potenza di elaborazione possibile.
Neuroni piramidali come questi si trovano nell’ippocampo, nella corteccia e nell’amigdala.
Man mano che la gravidanza progredisce... Mesencefalo
Prosencefalo
20 watt
Il cervello è incredibilmente efficiente, visto che utilizza meno energia di una lampadina standard.
Mesencefalo
Le pieghe del nostro cervello sono una rarità biologica che condividiamo con poche altre specie, tra cui delfini, elefanti e alcuni primati. È un adattamento evolutivo che permette di comprimere un’enorme quantità di tessuto corticale in uno spazio relativamente piccolo. L’encefalo inizia a piegarsi durante il secondo trimestre di gravidanza e lo fa seguendo leggi puramente fisiche. Infatti, la crescita della materia grigia, che si trova nella parte esteriore del cervello, durante lo sviluppo supera rapidamente quella della sostanza bianca sottostante. Ed è questo stress meccanico a costringere la materia grigia a ripiegarsi e arricciarsi. Topo
Macaco
Romboencefalo Mielencefalo Gatto
Midollo spinale Elefante
Scimpanzè Midollo spinale
4 settimane
Lo sviluppo del cervello inizia già tre settimane dopo la fecondazione. La prima struttura è il tubo neurale, che si divide in regioni che in seguito diventano il prosencefalo, il mesencefalo, il romboencefalo e il midollo spinale. Mesencefalo
Diencefalo
Midollo spinale
Man mano che l’embrione diventa più grande, il cervello aumenta le sue dimensioni e i neuroni migrano e si organizzano. La superficie del cervello inizia gradualmente a piegarsi. A questo punto della gravidanza, un feto è lungo soltanto cinque centimetri.
Delfino
6 settimane
La struttura del cervello e del midollo spinale è ora delineata e si perfeziona gradualmente. Inoltre iniziano a differenziarsi aree specializzate, che dovranno cioè svolgere funzioni diverse. Cervelletto
Corteccia cerebrale
Midollo spinale
Midollo allungato
11 settimane
Telencefalo
Mesencefalo
Uomo Cervelli più rugosi sono associati a una maggiore intelligenza (dimensioni del cervello non in scala).
Contiene Non 100 miliardi tutto è di neuroni, perduto 180mila chilometri di fibre e 1 petabyte di informazioni
La ricerca ha dimostrato che alcune aree del cervello adulto possono continuare Nascita a produrre nuovi neuroni: Prima della nascita, circa la metà delle cellule un processo noto come nervose nel cervello del bambino si perde e le neurogenesi. relative connessioni vengono eliminate, lasciando solo quelle più utili. Questo processo continua anche dopo la nascita.
Focus | 13
Scienza
10 segreti del cosmo
Il nostro universo pullula di fenomeni che gli scienziati non sono ancora in grado di spiegare completamente. Abbiamo raccolto i più intriganti.
I
l desiderio di rispondere a domande e di risolvere enigmi è stato la spinta che ci ha permesso per migliaia di anni di fare scoperte in campo astronomico, anche se, per ogni mistero risolto, spesso ne è sorto uno nuovo. Gli astronomi amano pensare di avere una comprensione abbastanza chiara del modo in cui funzionano il nostro universo e i suoi processi, dal ciclo vitale delle stelle all’evoluzione delle galassie. Ed è senz’altro vero che oggi sappiamo molto più di quanto sapessimo un secolo fa, ma ci sono ancora molti punti in sospeso e molti altri stanno emergendo. A volte, alcune scoperte sembrano in un primo momento far vacillare le certezze raggiunte in precedenza. E non possiamo 22 | Focus
rassegnarci fino a quando anche queste nuove particolari eccezioni non saranno risolte, e per fortuna spesso la soluzione è solo una questione di tempo. Quando scopriamo un oggetto misterioso come Sdss J102915+172927, nota come la “stella impossibile”, o come la galassia rettangolare Leda 074886, gli scienziati non possono fare altro che volgere i loro sforzi collettivi e tutto il loro bagaglio tecnico a comprendere perché queste scoperte sfidano qualcuna delle nostre convinzioni. Altre rivelazioni richiedono più pazienza: per esempio, nuove immagini di Miranda, il satellite di Urano, rivelerebbero qualcosa di più sulla storia turbolenta di questa luna, ma è improbabile che a breve invie-
remo lì un’altra sonda. I misteri della corona del Sole hanno dovuto attendere lo sviluppo di nuove tecniche di studio per essere risolti. E i segreti della materia oscura, che sembra permeare l’intero cosmo, rimangono tuttora inafferrabili. Forse, però, gli enigmi più eccitanti sono quelli che emergono dal nulla, come l’energia oscura che accelera l’espansione dell’universo. Vent’anni fa, gli astronomi non sapevano nemmeno che ci fosse un problema da risolvere, e ora l’energia oscura è uno degli argomenti più caldi. Sono scoperte come questa, e le incognite imprevedibili che emergeranno in futuro, a contribuire alla nostra comprensione del cosmo, ma anche del nostro posto al suo interno.
LO SAPEVATE? La missione Grail della Nasa ha spiegato come gli impatti con gli asteroidi abbiano reso irregolare la gravità della Luna.
1. Immersi nell’energia oscura
3. Stelle impossibili
Negli ultimi dieci anni, gli astronomi hanno dovuto misurarsi con un mistero che ha messo in discussione molto di ciò che credevamo di sapere sul cosmo. Una volta pensavamo che l’universo fosse dominato da due sostanze: la materia normale, o “barionica”, che interagisce con la luce e altre forme di radiazione, e la materia invisibile, o “oscura”, trasparente alla luce e che fa sentire la sua presenza solo attraverso la gravità (vedi Mistero 8). Alla fine degli anni Novanta, però, i cosmologi si sono imbattuti in una scoperta che ha determinato una svolta inaspettata: l’espansione dell’universo (che in teoria dovrebbe rallentare a causa della resistenza gravitazionale della materia al suo interno) sta accelerando. Ne sono una prova le esplosioni di supernove che avvengono in galassie a miliardi di anni luce di distanza dalla Terra e che appaiono più deboli
Capita a volte che gli astronomi si imbattano in una stella che sembra infrangere tutte le loro teorie, costringendoli a ripensarle. Nel 2011, gli scienziati dell’European Southern Observatory (Eso) hanno fatto una scoperta del genere: la stella di Caffau Sdss J102915 + 172927, a circa 4mila anni luce dalla Terra, nella costellazione del Leone. Questa stella ha circa quattro quinti della massa del nostro Sole ed è composta principalmente da idrogeno ed elio, i due elementi più leggeri dell’universo, che ne costituirebbero circa il 99,999993%, mentre gli elementi più pesanti, come i metalli, sono quasi del tutto assenti. Una stella così pura deve essersi formata più di 13 miliardi di anni fa dai resti del Big Bang; ma – secondo i modelli che spiegano come si forma una stella – quella di Caffau non avrebbe dovuto nascere. Gli astronomi ritengono infatti che, per produrre una gravità sufficiente a collassare e formare così una stella, una nube di gas e polveri debba avere una quantità significativa di metalli più pesanti o una massa complessiva più grande. Stelle piccole e a bassa densità, semplicemente, non dovrebbero esistere.
Centri di massa
La materia normale e quella oscura tendono a concentrarsi dentro e attorno alle galassie, tenendole insieme nonostante l’espansione cosmica.
di quanto dovrebbero se facessimo affidamento sui precedenti modelli che spiegavano l’espansione cosmica. La responsabilità di questo fenomeno sarebbe da attribuire a una certa “energia oscura” che sembra rappresentare uno strabiliante 70 per cento dell’universo. Nessuno sa esattamente che cosa sia, ma forse l’aspetto più intrigante – e allarmante – della scoperta è che questa energia oscura sembra essere in aumento. Fino a circa 7,5 miliardi di anni fa, infatti, l’espansione stava rallentando; poi la forza dell’energia oscura ha superato la gravità e l’espansione ha ripreso ad accelerare. Se questa dovesse continuare, tra molti miliardi di anni l’universo potrebbe finire in un “Big Rip”, un grande strappo, perché la forza di questa energia sarà così potente che le galassie, le stelle e pure gli atomi finiranno a pezzi.
Campo energetico L’energia oscura sembra essere una sorta di campo di forza che si estende attraverso l’universo, guidando l’espansione dello spazio-tempo.
< 0.00007% elementi più pesanti
25% elio Stella di Caffau
Spazio-tempo
L’energia oscura sta “stirando” l’universo in modo inaspettato. E la sua influenza sembra continuare a crescere.
Le quattro dimensioni dello spazio e del tempo possono essere rappresentate come un foglio, o un lenzuolo, deformabile da concentrazioni di massa e di gravità.
2. L’origine dei raggi energetici I raggi cosmici sono particelle ad alta velocità e ad alta energia provenienti dallo spazio, che rileviamo grazie alle particelle con meno energia che producono quando entrano in contatto con l’atmosfera terrestre. Gli astronomi li dividono in classi secondo la loro velocità ed energia, e la maggior parte sembra provenire da lontanissime supernovae. L’aspetto più problematico, però, riguarda i raggi ad altissima energia – piccole particelle subatomiche che trasportano la stessa quantità di energia di una palla da baseball lanciata a 100 km all’ora. Per alcuni anni, si è pensato che queste particelle derivassero da lampi di raggi gamma: enormi esplosioni di energia legate a stelle morenti o alla fusione di buchi neri. Ma recenti studi con l’Osservatorio IceCube, un rilevatore di neutrini sotto l’Antartide, non hanno trovato le particelle che avrebbero confermato questa origine. Perciò si sta ora riconsiderando l’idea che i raggi cosmici ad alta energia nascano da acceleratori naturali attorno a buchi neri in galassie lontane.
75% idrogeno
4. La luna che c’è, ma non dovrebbe
Quando la sonda Voyager 2 superò Urano, nel 1986, le immagini ravvicinate di Miranda, il satellite più interno del pianeta, sorpresero tutti. Questa piccola luna dal diametro di 470 chilometri mostra una grande varietà di caratteristiche superficiali che sembrano infrangere la regola secondo cui i mondi più piccoli non avrebbero attività geologica. Gli astronomi l’hanno subito soprannominata “la luna di Frankenstein”, dato che sembra sia stata frantumata e poi ricomposta, forse in qualche antico impatto interplanetario. Ma questa teoria ha un problema: l’orbita di Miranda è troppo vicina a Urano perché si sia potuta ricostituire dopo l’impatto. Altri scienziati pensano invece che sia stata rimodellata da potenti maree. L’aspetto di Miranda è la prova di un passato turbolento, ma si sarà davvero distrutta e poi riformata?
Se le stelle che esplodono o i buchi neri in collisione non possono creare raggi cosmici ad alta energia, gli astronomi devono trovare qualcosa di ancora più potente capace di farlo...
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Natura
Quanti fulmini ci sono ogni secondo in tutto il mondo?
100
50
Quanto è alta una nuvola standard?
2 km
DOMANDE E RISPOSTE SUL
METEO
Quanti temporali ci sono sulla Terra in ogni momento?
Quanto è caldo il Sole? Il nucleo è a circa
15.000.000 ˚C
2.000
I fenomeni climatici più comuni e quelli più rari, quelli di cui conosciamo ogni dettaglio e quelli di cui dobbiamo ancora comprendere i meccanismi...
C
i piace essere in grado di controllare tutto, ma il clima meteorologico – quei cambiamenti nell’atmosfera terrestre che scandiscono pioggia, neve, vento, caldo, freddo e altro – si sottrae decisamente al nostro potere. Forse è per questo motivo che una giornata di sole senza nuvole o una spettacolare esibizione di fulmini hanno la stessa capacità di deliziarci. Va detto che i meteorologi hanno fatto molti progressi rispetto alla loro capacità di formulare modelli meteo, di tene-
30 | Focus
re traccia dei cambiamenti e di prevedere che cosa aspettarci quando usciamo di casa ogni giorno. Ma non hanno sempre ragione. Non è colpa loro: non capiamo ancora completamente tutti i processi che contribuiscono ai cambiamenti del tempo. Ecco che cosa sappiamo: ogni fenomeno atmosferico è scatenato da contrasti della temperatura dell’aria e dall’umidità nell’atmosfera. Sembra semplice, vero? Non esattamente. La temperatura e l’umidità variano molto secondo un numero enor-
me di fattori, come la rotazione della Terra, in che luogo ci si trova, l’angolo con cui il Sole lo colpisce in un dato momento, l’altitudine e la vicinanza all’oceano. Tutto ciò porta a cambiamenti nella pressione atmosferica. L’atmosfera è caotica, il che significa che un cambiamento locale molto piccolo può avere un effetto di vasta portata su sistemi meteorologici molto più grandi. Ecco perché è particolarmente difficile fare previsioni accurate con più di qualche giorno di anticipo.
LO SAPEVATE? Diversi tipi di animali, in alcune occasioni, sono caduti dal cielo. Tra di essi, rane, vermi e pesci.
Come si calcola se una tempesta è vicina? Il lampo e il tuono vanno sempre insieme, perché il tuono è il suono che deriva dal lampo. I fulmini raggiungono i 30.000 gradi Celsius, quindi l’aria che attraversano si surriscalda e si espande rapidamente. Questa espansione determina un suono: il tuono appunto, che in media è di circa 120 decibel (per farsi un’idea, quello di una motosega è 125). A volte capita di vedere un fulmine, ma di non sentire il tuono: è solo perché il fulmine è troppo lontano per poterne avvertire il rumore. Siccome la luce viaggia più veloce del suono, si vede sempre il fulmine prima che arrivi anche il boato.
1. Inizia il conteggio
Quando vedi un lampo, inizia a contare. Avere un cronometro sarebbe l’ideale.
2. Cinque secondi
La regola è che ogni cinque secondi di tempo corrispondono a circa 1,6 chilometri di distanza.
3. E ora calcola
Quando arriva il tuono, smetti di contare e fai i calcoli. Se la tempesta è vicina, vai a ripararti.
Qual è il vento più veloce mai registrato, che non fosse in un tornado?
407 km / h
Raffiche registrate durante il ciclone Olivia nel 1996 I fulmini si verificano più spesso nei climi caldi o in estate.
In quale luogo della Terra è più probabile essere colpiti da un fulmine? I fulmini si verificano più spesso durante l’estate. Quindi il luogo dove si possono vedere più facilmente è là dove prevale per tutto l’anno un clima tendenzialmente estivo: l’Africa. Il record spetta al villaggio di Kifuka, nella Repubblica Democratica del Congo, dove ogni anno si scatenano oltre 150 fulmini in un raggio di appena un chilometro quadrato. Roy Sullivan non viveva a Kifuka, ma è comunque rimasto colpito da un fulmine in sette diverse occasioni mentre lavorava come ranger nello Shenandoah National Park, negli Stati Uniti. Lo Stato in cui viveva – la Virginia – ha un’alta incidenza di fulmini all’anno, ma poiché Sullivan trascorreva il suo lavoro all’aperto in montagna, il rischio per lui era decisamente più alto che per gli altri.
È possibile fermare un uragano? Non possiamo controllare il meteo... o forse sì? Alcuni Paesi stanno cercando di farlo attraverso la cosiddetta semina delle nuvole, introducendovi particolari sostanze chimiche: un sistema usato per indurre precipitazioni durante i periodi di siccità e per prevenire le tempeste.
Come si formano le nuvole?
È POSSIBILE CHE PIOVANO ANIMALI?
No! Però può succedere che venti molto forti, magari delle trombe d’aria, catturino un gran numero di creature da stagni o altri luoghi, li sollevino e poi li scaraventino a terra. Di solito si tratta di piccoli animali che vivono intorno all’acqua.
UN CLIMA INATTESO PUÒ CONFONDERE LA FLORA E LA FAUNA?
Se il periodo in cui il meteo non è in linea con quello tipico della stagione è prolungato, può succedere. Per esempio, il clima caldo in inverno può far sbocciare le piante troppo presto oppure indurre gli animali ad accoppiarsi molto prima dell’arrivo della primavera.
“ROSSO DI SERA, BEL TEMPO SI SPERA”: È PROPRIO VERO?
E poi: “Rosso di mattina, brutto tempo si avvicina”. Se il cielo è rosso significa che è visibile la lunghezza d’onda rossa della luce del Sole, e lo è perché si riflette sulle nuvole. All’alba, si suppone che questo significhi che le nuvole stanno venendo verso di noi e con esse la pioggia. Al tramonto, invece, il rischio dovrebbe essere già passato, quindi arriva il sereno.
CHE COSA SONO LE CIAMBELLE DI NEVE?
Si tratta di un fenomeno raro, per cui la neve si deposita formando ruote con un buco in mezzo. Se la neve cade molto concentrata, la gravità può farla roteare su se stessa e, in combinazione con vento e temperatura, creare queste forme che paiono artificiali.
La nube
Le correnti d’aria si alzano e diventano colonne di aria calda che si sollevano e si espandono.
L’accumulo
L’aria calda e umida si accumula a quote da 305 m a 1.525 m sopra la superficie.
L’aria calda e umida si alza La luce del Sole riscalda e fa evaporare l’acqua dalla superficie terrestre.
Alla base
La parte inferiore è dove si trova il punto di saturazione e dove iniziano le piogge.
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Tecnologia
SUPER DRONI
ESPLORANO MONDI ALIENI, SCOPRONO ANTICHE CIVILTÃ&#x20AC; E PROTEGGONO IL NOSTRO ECOSISTEMA. 46 | Focus
LO SAPEVATE? I droni ad ala fissa possono mappare un’area di 1 km2 in un singolo volo. I droni possono allontanarsi anche di decine di chilometri, purché restino “in vista” dei comandi radio.
CHIAMATELI INDIANA DRONES L’archeologia è già sbarcata ufficialmente nel futuro.
Non solo fotogrammetria Che cosa si ottiene combinando droni, satelliti e scavi vecchio stile.
G
li archeologi hanno sempre usato la fotografia aerea per mappare le aree dei loro scavi. Ma quello che prima richiedeva un complesso incrocio di palloni aerostatici, aquiloni e aeroplani per raccogliere più informazioni possibili, grazie ai droni è diventato un gioco da ragazzi. Oltre a essere più economico e a garantire una qualità mai vista. I droni possono essere pilotati manualmente o spediti in ricognizione lungo un percorso stabilito per scattare foto a intervalli regolari su un’area di interesse archeologico. Foto che poi un computer unirà creando un’unica immagine topografica della zona, molto precisa. Questo processo è chiamato fotogrammetria. Il risultato è una mappa in tre dimensioni, estremamente dettagliata, che può essere comodamente consultata sullo schermo di un computer e che permette di osservare dettagli anche di pochi centimetri senza muovere un passo. Combinandola con le immagini satellitari, i ricercatori possono ricavare un’enorme mole di informazioni. Possono per esempio capire come fossero organizzate le comunità antiche, ma anche identificare incisioni nelle rocce. Una volta raccolti e analizzati i dati forniti dai droni, gli archeologi possono recarsi di persona sul posto e iniziare i loro scavi. Col vantaggio di scegliere in anticipo dove farlo prima ancora di essere arrivati e di muoversi più rapidamente grazie al confronto con le informazioni di cui sono già in possesso. Ma i droni possono aiutare gli archeologi anche a evitare che aree di enorme importanza storica vengano depredate. Si tratta di un problema concreto, che in diversi Paesi le amministrazioni locali non riescono a limitare. Un drone è capace di controllare zone molto ampie in pochi giorni e di restituire immagini che arrivano a due centimetri per pixel di risoluzione. Questa tecnica permette di confrontare ogni minimo cambiamento del paesaggio nel tempo, e di tracciare negli anni un quadro di quanto il problema colpisca una determinata area, in modo da poter mettere in atto le giuste contromisure.
Fango e rocce
Al livello del suolo e a occhio nudo, un sito può apparire come un cumulo di fango e rocce tutto uguale.
Dal cielo
Sulla superficie
Un software su un computer combina le foto riprese dai droni con quelle riprese dai satelliti in una sola immagine ad alta risoluzione.
Le strutture più evidenti, come villaggi o templi, si identificano facilmente e sono già state esplorate.
Risultato
Rilievi
Studiando queste immagini, è possibile identificare sagome e strutture visibili unicamente dall’alto.
I droni scattano più foto da diverse angolazioni, permettendo ai computer di ricostruire immagini 3D dell’area interessata.
Con lo zoom
Scendendo nel dettaglio, si possono riconoscere strutture crollate da molto tempo e avere dettagli precisi sul luogo migliore in cui iniziare a scavare.
Nuove scoperte a Petra Può sembrare curioso che esistano ancora strutture rimaste nascoste in una zona archeologica nota come quella di Petra, in Giordania, ma i droni hanno cambiato le carte in tavola. All’inizio del 2016, Sarah Parcak e Christopher Tuttle hanno incrociato i dati raccolti da un drone con le immagini satellitari e
hanno identificato alcune tracce di antichi edifici. Scavando, hanno portato alla luce la base di un grande palazzo appena 800 metri a sud del centro della città, in una zona già a lungo esplorata. Si tratta di una struttura grande più o meno quanto due piscine olimpioniche, risalente a circa 2.150 anni fa.
I droni dimostrano che resta ancora molto da scoprire a Petra.
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Vita quotidiana
CHIMICA Qualche nozione scientifica non guasta anche quando si tratta di risolvere piccoli problemi quotidiani.
D
i solito, nelle aule di chimica, ci si lamenta che nulla di quanto si impara lì dentro tornerà utile nella vita di tutti i giorni. Ebbene, non è vero. E abbiamo deciso di ribadirlo 13 volte. Vi mostreremo quindi come giocare con il punto di congelamento dell’acqua può aiutare a raffreddare più in fretta le bibite, come l’elettrolisi può far tornare a splendere l’argenteria di casa e come assecondare le reazioni dei composti acidi e basici per eliminare gli odori dal frigorifero. Esiste un trucco per rimuovere la ruggine usando un acido diffusissimo, uno per togliere una macchia di vino rosso da un tappeto sfruttando i principi della so-
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lubilità e uno per recuperare i biscotti che sono diventati vecchi. La chimica spiega di che cosa è fatta la materia, quali sono le sue proprietà e come molecole differenti interagiscono nel mondo che ci circonda. Conoscere le reazioni che regolano ciò che accade in casa nostra può rendere più buono il cibo che consumiamo e anche farci risparmiare tempo, e soprattutto denaro, quando si tratta di fare le pulizie.
#1
Correggere il caffè amaro
È risaputo che il sale rende il cibo più buono, ma solo nel 1997 gli scienziati hanno scoperto perché. In uno studio pubblicato sulla rivista Nature, è stato chiesto ad alcuni volontari di assaggiare una bevanda amara resa più dolce usando il saccarosio o più salata con l’acetato di sodio. Lo zucchero da solo non si è dimostrato in grado di migliorarne il gusto, ma il sale sì, e la combinazione dei due ha reso la bevanda ancora più dolce. La spiegazione sta nel fatto che il sale è un soppressore dell’amaro e
favorisce così la dolcezza. Il caffè contiene molte molecole dal sapore amaro, che contribuiscono a formarne il gusto così caratteristico, ma per ottenere la tazzina perfetta è indispensabile realizzare un delicato equilibrio di temperatura dell’acqua, tempo d’infusione e dimensioni della macinatura. Sbagliare è facile, anche molto, eppure la capacità del sale di sopprimere i toni amari è in grado di salvare anche i caffè peggiori. Provateci: non ve ne pentirete.
HO
OH O
Molecole amare
I chicchi di caffè contengono naturalmente acido clorogenico, che si scompone in acido chinico, particolarmente amaro, acidi fenolici e melanoidine durante la tostatura. È da lì che deriva il sapore complesso della bevanda.
HO O
La chimica del caffè
Il gusto e gli aromi del caffè sono il risultato di un complesso mix di molecole.
OH
Il sale inibisce l’amarezza e favorisce la dolcezza
OH HO
O
Tempo d’infusione
Più a lungo il caffè macinato rimane a contatto con l’acqua, più la bevanda si riempirà di composti amari e più intenso sarà il suo sapore.
Temperatura dell’acqua
La temperatura dell’acqua cambia il modo in cui le molecole amare vengono estratte dal caffè. Idealmente, dovrebbe essere tra i 90 e i 96 gradi Celsius.
Macinatura
Più fine è la macinatura del caffè, maggiore è la superficie che entra in contatto con l’acqua e più velocemente le molecole amare si dissolveranno.
Sale
Aggiungere sale contrasta l’amarezza e aumenta la dolcezza. Anche i minerali contenuti nell’acqua influiscono sul gusto.
#2
Eliminare la ruggine
Il ferro reagisce con l’ossigeno in presenza di umidità, producendo ossido di ferro, dai toni rossi.
L’acido fosforico è l’ingrediente che controbilancia la dolcezza nelle bibite gassate, ma ha anche un altro utilizzo: è un antiruggine industriale, capace di convertire il rossastro ossido di ferro (III) in fosfato di ferro. Per togliere la ruggine da un oggetto dovrete perciò limitarvi a ricoprirlo con la vostra bibita gassata preferita e aspettare che l’acido faccia il suo lavoro. Questa operazione non eliminerà semplicemente la ruggine, ma creerà anche un sottile strato di fosfato di ferro che funzionerà da barriera anticorrosiva.
Focus | 67